厌氧技术的发展和未来 专访厌氧技术的实践者

谈厌氧技术的历程及现状

1992年，Lettinga教授第一次来中国讲学，当时我们统计了下，愿意报出来的大概有53个项目、58个厌氧反应器(有个统计名单)，Lettinga教授看到我们的应用项目名单就笑了，说我们的范围太广。高浓度有机废水不一定是容易生物降解的，而厌氧技术主要是应用在高浓度有机废水中容易降解的废水处理中。

中国当时有个有意思的现象，就是自从Lettinga教授来中国讲学后，中国人人都会厌氧了。1992年前后，我国应用的厌氧反应器大概有上百个(100-200个)，总规模大概有1万立方米。

到1996-1997年，各大院校开展了厌氧反应器的应用实践，如清华大学、以及我们学校(苏州科技大学)，在啤酒、柠檬酸、酒精、造纸等行业开展了研究及工程实践。到2012年，我国深度厌氧反应器处理规模达到1亿立方米，比1992年的1万方增长了1万倍，发展速度可以说很快。从世界范围来看，目前全球约有2亿立方米的厌氧反应器，1亿在中国，保有量达50%以上，我们应该感到很自豪。

编外话

厌氧可以分为两种，一种是深度厌氧，有沼气产生的，一种是浅度厌氧，没有沼气产生。我认为只要是不曝气、有微生物、以降解COD为主的池子都可以叫厌氧反应器。

总体来说，1990年之前，我国对厌氧技术主要是研究和模仿。1990-1995年，由于留学生归国及第一批大学生的成长，各种院校对厌氧的研究有较快的增长。

1995年之后，尤其是1998年之后，大学及研究院作为黄埔军校，如清华大学、农业部成都的沼气所等，培育及分裂出了一大批环保公司，厌氧技术的环保公司层出不穷的涌现。这时也有国外的公司进来，比如帕克、威立雅等，各站山头。

目前很多公司都在做多元化的发展，比如帕克公司以厌氧为龙头，但也做好氧。山东十方环保之前做厌氧，但现在转型做能源了。以厌氧为主的环保公司还有天人环境，以及我们科特环保，但也都在多元化发展。

可以说，1998年之后，厌氧反应器设备总量每年约有20%-30%的增长。到2013年，厌氧界的发展进入了“新常态”，结束了快速发展期，由于局部产能过剩等原因厌氧反应器的增幅也开始下降。

与国外对比看，在工业废水领域目前我国的厌氧技术比美国好，但比荷兰、德国使用的水平和层面低;在生活污水领域，我国的浅度厌氧技术应用情况不亚于美国及欧洲，但整体要低于印度、巴西、哥伦比亚以及赤道附近的国家。

谈厌氧技术的工程实践

厌氧的工程实践，最早清华大学做了一批，我们进入得还比较晚。但我们一个一个行业地进行攻破，现在比较适用厌氧技术的行业基本都做过了。

柠檬酸行业

上世纪90年代，柠檬酸是我国单化学物质出口最大的行业，也是唯一一个出口率达70%的行业，但废水达标处理一直存在较大问题，被称为“癌症行业”。其实利用厌氧技术处理柠檬酸废水有几个优势：一是温度比较稳定;二是可以分流，比如高盐废水可以单独排放;三是没有固体，柠檬酸出水是一点固体也没有。

厌氧技术处理柠檬酸废水还有一个特点，就是如果做得好会很好，如果不好就是一点效果也没有。

目前来看，柠檬酸行业是我国第一个大量产颗粒污泥的。

1999年，我们在黄山的柠檬酸行业会议上宣布“可以在投资不大，运行费用和产出基本相当的前提下，除去特别敏感水源地，在任何地方建柠檬酸厂”，可以说，厌氧技术的应用挽救了柠檬酸行业。上世纪90年代中期，我们柠檬酸废水处理市场规模第一。
 

编外话

厌氧届有2大理论，一种是说怕固体，一种说是不怕固体。我不怕固体，我认为只需要在合适的地方排放就可以。

啤酒行业

上世纪90年代早期，我国就开始在啤酒行业进行厌氧技术的工程实践，但做的不够好。为什么?主要原因是早期啤酒厂不节水，出水水温低、COD浓度也低。

如果用厌氧技术，企业需要加蒸汽保温，不经济，不如做好氧(1kg COD耗电大约0.3-0.5度)。同时，在1000-3000mg/LCOD中等浓度负荷下，好氧技术可以取代厌氧，实现达标排放。况且厌氧特别难伺候，浓度越高越容易达标，中等浓度反而不容易达标，因此早期厌氧技术在啤酒行业应用并不是特别成功。

到90年代中后期，随着我们的呼吁及清洁生产的推进，啤酒行业发生了一个重大改变——节水。节水后啤酒厂出水COD浓度可以达到5000mg/L左右甚至更高，同时水温也可以了，只需要冬天偶尔加热，夏天偶尔降温即可，但沼气产出更多，热量产出和投放基本平衡，并略有盈余。厌氧技术处理啤酒废水虽然我们不怕固体的进入，但需要注意一点，就是碱需要单独收集，不能进入处理段。

虽然啤酒行业我们进入的晚，但我们做的更有信心。1998-2003年，我们啤酒的处理规模约100万吨。整体来看，目前啤酒行业80%以上以厌氧为主，60%以上的污染物由深度厌氧处理技术去除。

酒精行业

1979-1986年，北京轻工院、成都所、上海轻工院的一批专家利用厌氧技术做了一批酒精废水的处理。我们也做了一些经典工艺，当年国内酒精的年产量大概600多万吨，我们做到200多万吨。

编外话

什么叫做好的厌氧技术?我认为标准是“两低两高一稳定”——投资低、运行费用低、污染物去除率高、沼气产率高、运行稳定，同时不产生更多的污染问题。

项目简介-某白酒污水处理工程

废水特点：白酒废水，废水有机物浓度高、可生化性高。进水 COD 浓度45000mg-48000mg/L。设计进水量1000-3000 m³。

工程规模: 10座Φ10*16.5m厌氧塔。

造纸行业

1995年的时候我们也做了造纸废水处理，但因为浓度低(COD浓度约1000mg/L)，水温低我们放弃了。我个人认为造纸行业贡献最大的是帕克环保，他们在珠三角地区做了较多的工程实践。厌氧技术在造纸废水行业也遇到了一些问题：首先是容易结石，由于厌氧塔的结构及材料问题，塔内特别容易结碳酸钙，类似钟乳石;其次，厌氧塔的价格贵，做得小，稳定性差;最后是水温问题，但水温问题基本上能解决，如在长三角地区，夏天大概需要30天降温，冬天需要短时间加温(如果车间改造的好基本上不需要加温)，珠三角地区基本上是以降温为主，加温为辅。

对于厌氧塔结石的问题，我们大概用5年的时间解决了这个问题。2000年以后，造纸行业一吨纸产废水量由90年代的40m³降到了20 m³，现在大概只有5 m³。以前很多的好氧处理工艺在旁边加了厌氧塔，整体来看，造纸行业大约50%以上采用了厌氧处理技术。

项目简介-某纸业废水处理工程

废水特点：

造纸废水，有机物浓度高，悬浮物含量高，进水 COD 浓度5000mg-10000mg/L。设计进水量2000 m³/d。

工程规模: 2座10*22.5m高效厌氧塔

投入产出：日产出沼气4000 m³左右

玉米淀粉行业

国内外进入市场可直接食用的淀粉及淀粉糖90%以上是玉米淀粉，除此以外还有红薯淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉等。玉米淀粉废水做得最早的山东十方。1999年前后，十方在山东诸城一带做了10多个项目。

但当时也遇到了一些问题，第一个问题是含有亚硫酸的浸泡水(玉米软化水)进入了污水处理系统;第二个问题是产生了大量的鸟粪石(磷酸铵镁)，系统运行得好的确会产生大量的鸟粪石，但可以通过不停地酸化酸败使鸟粪石溶解，我们大概用4、5年的时间解决了这个问题。

玉米淀粉废水遇到的问题首先也是温度问题。 原来一吨淀粉用30~50吨水，现在一吨淀粉仅用1-2吨废水，节水的效果使废水温度变高，同时废水中COD浓度也变高了，COD浓度由2000~3000mg/L变为15000~20000mg/L，温度和浓度的变化更利于厌氧技术的运行和管理，好氧就没有了竞争力。

近几年，国内厌氧技术在玉米淀粉废水行业的应用达到60%~70%，将来可能还会有所提高，但这个行业目前基本是饱和的，大部分都是在做改造。我们目前主要是在做国外的项目，比如巴西、泰国、非洲、巴基斯坦等。

编外话

国内厌氧技术应用不成功的共性问题是温度问题。1997年，我们第一次在柠檬酸行业提出来在国内做控温厌氧。

其他行业

还有一些特殊行业，如制药废水。从行业的发展看，制药废水比较特殊，它要建立在小试、中试基础上，然后借鉴于其他行业的厌氧技术。但厌氧技术差距不大，可能就在材料及前面的预处理上有所区别。

项目简介-某医药废水处理工程

废水特点：医药废水，有机物含量比较复杂难降解，进水 COD 浓度 3000mg/L 左右。

工程规模: 设计处理水量500 m³/d。新增 Φ9*18m的高效厌氧反应器，Φ7*10m 污泥选择器，改造UASB、好氧池、二沉池等。

谈厌氧技术的发展和未来

上世纪90年代中期以后，国内的厌氧技术应用发展很快，一个个的行业进行突破，应用面迅速扩展，从业人数也有所增加，但如果单从技术角度讲，厌氧技术并没有进步而且还有些后退。比如去除负荷，厌氧技术可以做到90%的去除率，但现在基本都是70%-85%，在这个前提下，其单位体积的去除负荷不但没有增加反而非常快速地下滑。

因为大家追求的不是技术水平，而是扩展面。目前，只有帕克公司还在坚守高负荷，但高负荷导致投资成本更高，很多客户会不认。

同时，厌氧技术的管理水平、自动化水平、工艺技术水准也在下降，主要原因是市场需求。“大家都在做，如果变得‘小众化’，技术就会被淘汰掉，只有大众化，在大家都呼吁厌氧的时候，厌氧才好做，但好做时大家就一起做，技术水平参差不齐，这样技术平均值就下降了。”

未来，我认为厌氧技术还需要一次革命，就是低温厌氧技术的攻破。 菌种是温度问题，如果克服不了，厌氧技术不会有更大的进步了。但现在人的性格比较“糙”，低温厌氧需要更加有耐性、更加稳定，而我们的服务对象及管理人员都不稳定——中国小孩得病了，恨不得今天开刀，明天就去当兵，这就是中国的态度，不讲科学道理，这些导致我们最终可能还是会放弃厌氧技术的革新。

谁追求进步谁就会后悔——甲方不允许、环保局不允许、社会不允许，这就是我国的国情。没有技术进步，将来应该会有一大批厌氧环保企业倒下去。对于厌氧技术，我们还有另外一个需求，就是微生物的预警技术，通过微生物的先期反应能提前12-24小时知道厌氧可能会出现什么问题，希望有人来做这方面的研究。

编外话

低温厌氧技术将是厌氧技术的又一次革命。同时，我们还有个需求，就是微生物的预警技术，通过微生物的先期反映能提前12-24小时知道厌氧可能会出现什么问题，希望有人来做这方面的研究。

对于未来的产品，我们一方面准备做材料技术革新，从更低成本着手;一方面做系统的PLC，希望能做到：虽不能完全脱人，但至少可以“无人值守，有人巡视”。2000年之后，由于追求技术进步，厌氧反应器的类型由简趋繁，未来预计会再回归到相对简单的结构，在目前的中高等负荷下，已经可以达到去除效果。

企业创始人——马三剑 教授 国家注册环保工程师 首席科学家 厌氧技术专家 1982年本科毕业于合肥工业大学 1985年于上海化工研究院获得硕士学位 1989-1991年赴荷兰Wageningen大学学习，师从国际知名G.Lettinga教授 获得江苏省、苏州市多项科技奖项 申请和获得专利40余项，发表学术论文80余篇 主持丰原生化、维维集团、河南天冠集团、中粮集团、可口可乐、益海集团等大中型企业的100余项废水处理工程项目

马三剑教授是我国环境工程、市政工程、环保新能源、物联网、仪器仪表等领域著名专家，苏州科技大学教授。

1982年本科毕业于合肥工业大学,1985年于上海化工研究院获得硕士学位,1989-1991年赴荷兰Wageningen(瓦格宁根)大学学习，师从国际知名G.Lettinga教授,后设计出了自主知识产权的MIC厌氧反应器，并应用于工程实践20多年, 申请和获得专利40余项，发表学术论文80余篇。

2003年，马三剑创建了苏州科特环保股份有限公司，并担任董事长。2014年公司挂牌新三板，2016销售额预计超过2亿元。

对待研究，马三剑认为首先需要具备扎实的理论基础，其次是丰富的实践经验、敏锐的行业动态与端正的科学态度，这也是他一直以来要求自己的标准。